DE102014219316A1

DE102014219316A1 - Switch control and switch

Info

Publication number: DE102014219316A1
Application number: DE102014219316.8A
Authority: DE
Inventors: Dominik Ulrich; Ingo Köhler; Jörn Paulig
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2016-03-24

Abstract

Beschrieben ist ein Bedienelement (101) zum elektrischen Schalten, aufweisend: eine durch Kraftausüben mittels eines Fingers (105) verschiebbare Bedienoberfläche (103), wobei die Bedienoberfläche beginnend bei einer Anfangsposition (P0) unter Ausübung einer anfänglichen Kraft (F0) verschiebbar ist, wobei das Schalten unter Ausübung einer zweiten Kraft (F2) erfolgt, welche kleiner ist als die anfängliche Kraft (F0).A control element (101) for electric shifting is described, comprising: a user interface (103) displaceable by force exerting a finger (105), the user interface being displaceable starting from an initial position (P0) by applying an initial force (F0) the switching is done by applying a second force (F2) which is less than the initial force (F0).

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Bedienelement, insbesondere für ein Fahrzeug, zum elektrischen Schalten und einen Schalter, welcher das Bedienelement aufweist. The present application relates to an operating element, in particular for a vehicle, for electrical switching and a switch, which has the operating element.

DE 10 2006 042 645 B4 offenbart eine multifunktionale Anzeige- und Bedieneinrichtung in einem Kraftfahrzeug, wobei Bedienelemente als Tasten ausgebildet sind, die jeweils um eine in oder an einem Endbereich der Tasten parallel zu einer Oberfläche des Anzeigefeldes verlaufenden Drehachse schwenkbar sind, wobei die Tasten jeweils eine Tastenkappe mit Bedienflächen aufweisen, wobei die Tasten einen von einer der Bedienflächen der Bedienelemente gegenüberliegenden Seite vorspringenden Stößel aufweisen, dessen eines Ende mit einem Schaltelement einer Schaltmatte beim Betätigen des Bedienelements wechselwirkt. Gezeigt ist ferner ein Graph, der eine Kraft in Abhängigkeit von einer Auslenkung des Bedienelements zeigt, die von dem Schaltelement über den Stößel bei einem Betätigen des Bedienelements auf dieses senkrecht zu der Leiterplatte ausgeübt wird. Wird das Bedienelement betätigt, so steigt die Kraft, die das Schaltelement über den Stößel auf das Bedienelement überträgt, zunächst stetig an und erreicht bei einer bestimmten Auslenkung ein lokales Maximum. Bei einer zunehmenden Auslenkung sinkt die ausgeübte Kraft erneut ab, bis sie an einem Anschlagpunkt ein lokales Minimum erreicht, wobei die Kraft über eine Auslenkung über den Anschlagspunkt hinaus wieder sehr steil ansteigt. DE 10 2006 042 645 B4 discloses a multifunctional display and operating device in a motor vehicle, wherein operating elements are designed as buttons which are each pivotable about an axis of rotation extending in or at an end region of the buttons parallel to a surface of the display field, the buttons each having a button cap with control surfaces, wherein the keys have a projecting from one of the control surfaces of the control elements side plunger whose one end interacts with a switching element of a switching mat when operating the control element. Shown also is a graph showing a force in response to a deflection of the operating element, which is exerted by the switching element via the plunger upon actuation of the operating element thereon perpendicular to the printed circuit board. If the operating element is actuated, then the force which transmits the switching element via the plunger to the operating element, initially increases steadily and reaches a local maximum at a certain deflection. With an increasing deflection, the force exerted decreases again until it reaches a local minimum at an anchorage point, whereby the force again rises very steeply over a deflection beyond the attachment point.

DE 10 2005 054 677 A1 offenbart eine berührungsempfindliche Bedieneinheit mit haptischer Rückmeldung, wobei die Bedieneinheit ein berührungsempfindliches Eingabeelement und Mittel zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung aufweist, wobei zur Erzeugung der haptischen Rückmeldung ein Druckfederelement mit nichtlinearer Federkennlinie eingesetzt ist, wobei das Eingabeelement entgegen einer Federkraft des Druckfederelements bewegbar ist. Die Federkennlinie durchläuft während der Bewegung des Eingabeelements ein Maximum, sodass dem Benutzer das Gefühl vermittelt wird, dass die Bedieneinheit einen Druckpunkt aufweist. Bei zunehmenden Niederdrücken der Schaltdomen steigt die von den Schaltdomen erzeugte Kraft zunächst an, nach Durchlaufen eines Maximums fällt sie ab, durchläuft ein Minimum und steigt anschließend wieder an. DE 10 2005 054 677 A1 discloses a touch-sensitive control unit with haptic feedback, wherein the control unit comprises a touch-sensitive input element and means for generating a haptic feedback, wherein for generating the haptic feedback a compression spring element is used with nonlinear spring characteristic, wherein the input member is movable against a spring force of the compression spring element. The spring characteristic runs through a maximum during the movement of the input element, so that the user is given the feeling that the operating unit has a pressure point. With increasing depression of the switching domes, the force generated by the switching domes first increases, after passing through a maximum it drops, passes through a minimum and then rises again.

DE 10 2008 004 909 A1 offenbart ein Bedienelement mit verbesserter Kipphaptik wobei das Bedienelement einen Bedienknopf aufweist, eine in einem Gehäuse des Bedienelements befindliche Lagerstelle für den Bedienknopf, eine fest mit dem Bedienknopf verbundene Verlängerung, einen an der Verlängerung befestigten ersten Permanentmagneten und einen im Gehäuse befestigten zweiten Permanentmagneten, wobei die Permanentmagneten ein Permanentmagnetenpaar bilden und wobei sich in einer Mittenstellung des Bedienknopfes ungleiche Pole der Magnete beabstandet gegenüber stehen. Die Gegenkraft, die ein Benutzer zum Kippen eines primären Hebelarms überwinden muss, nimmt nach einer Überwindung eines Kraftmaximums wieder ab und steigt nach einem Erreichen eines Endanschlags erneut an. Eine Abnahme der Rückstellkraft gibt dem Benutzer eine haptische Rückmeldung darüber, dass der Schaltvorgang erfolgt ist, wobei die Abnahme der Kraft als Snap bezeichnet wird. DE 10 2008 004 909 A1 discloses a control element with improved tilt-sensing wherein the control element has a control knob, located in a housing of the control element bearing for the control knob, a fixedly connected to the control knob extension, attached to the extension first permanent magnet and a second permanent magnet mounted in the housing, wherein the Permanent magnets form a pair of permanent magnets and wherein in a central position of the control knob unequal poles of the magnets are spaced from each other. The counterforce that a user must overcome to tilt a primary lever arm, decreases after overcoming a maximum force again and increases after reaching an end stop again. A decrease in the restoring force gives the user a haptic feedback that the shift has taken place, the decrease of the force is referred to as a snap.

Konventionelle Bedienelemente weisen eine Haptik auf, welche verschiedene Probleme hat. Die Haptik wirkt in einigen Fällen nicht ausreichend wertig und präzise und die mechanischen Randbedingungen, wie etwa Anforderungen an die Verbauung des Bedienelements relativ zu einem Gehäuse, relativ zu einer Führung oder relativ zu Elementen des Schalters, können zu einem unpräzise wahrgenommenen Schalten oder anderen Problemen des Schaltens Anlass geben. Conventional controls have a feel that has various problems. The haptic in some cases is not sufficiently valuable and precise, and the mechanical constraints, such as requirements for the obstruction of the operating element relative to a housing, relative to a guide or relative to elements of the switch, can lead to imprecise perceived shifting or other problems of the switch Turn on occasion.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bedienelement und einen Schalter mit dem Bedienelement vorzuschlagen, wobei ein präzises elektrisches Schalten über eine Betätigung des Bedienelements erreichbar ist und Schaltfehlfunktionen vermindert werden. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bedienelement und einen Schalter mit dem Bedienelement vorzuschlagen, wobei ein Schalten bei einer definierten Betätigungscharakteristik erfolgt und somit zuverlässig durchgeführt werden kann. Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass eine definierte für den Benutzer wahrnehmbare Rückkopplung während des Schaltvorgangs erzeugt wird. Insbesondere sollten die mechanischen Randbedingungen zur Optimierung des Designs verbessert werden. It is therefore an object of the present invention to provide an operating element and a switch with the operating element, wherein a precise electrical switching can be achieved via an actuation of the operating element and switching malfunctions are reduced. Further, it is an object of the present invention to provide an operating element and a switch with the operating element, wherein a switching takes place at a defined operating characteristic and thus can be performed reliably. Furthermore, it is an object of the present invention that a defined user perceivable feedback is generated during the switching operation. In particular, the mechanical constraints to optimize the design should be improved.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Bedienelement zum elektrischen Schalten bereitgestellt, welches eine durch Kraftausüben mittels eines Fingers verschiebbare Bedienoberfläche aufweist, wobei die Bedienoberfläche beginnend bei einer Anfangsposition unter Ausübung einer anfänglichen Kraft verschiebbar ist, wobei das Schalten unter Ausübung einer zweiten Kraft erfolgt, wobei die zweite Kraft kleiner ist als die anfängliche Kraft. According to an embodiment of the present invention, there is provided an electric shift operating member having a user interface slidable by force applying a finger, the operating surface being slidable starting from an initial position by applying an initial force, the shifting being performed by applying a second force, wherein the second force is less than the initial force.

Das Bedienelement kann dabei zum Betätigen irgendeines elektrischen Schalters einsetzbar sein, z.B. zum Betätigen eines Tasters, eines Knopfes, eines Kippschalters, eines Wippschalters, eines Druckschalters, eines Rastschalters, eines Schiebeschalters, eines Tastschalters, eines Fußschalters oder dergleichen. Das Bedienelement kann verschiedene Materialien umfassen, wie etwa Kunststoff, Gummi, Silikon, Metall, Glas, etc. Das Schalten kann dadurch ausgelöst sein, dass die Bedienoberfläche des Bedienelements durch Kraftausüben entlang einer Verschiebungsrichtung (beispielsweise zumindest approximativ senkrecht zu der Bedienoberfläche) um einen bestimmten Verschiebungsweg (eine zweite Wegstrecke) von der Anfangsposition ausgehend verschoben wird. Die Anfangsposition der Bedienoberfläche kann eine Position der äußeren Oberfläche des Bedienelements, welche von einem Benutzer zugänglich ist, repräsentieren, wenn von außen keine Kraft auf die Bedienoberfläche ausgeübt wird. Die Anfangsposition kann insbesondere einer Null-Position in einem Graphen entsprechen, welcher die Verschiebung der Bedienoberfläche um eine bestimmte Wegstrecke entlang der Verschiebungsrichtung illustriert. Um die Bedienoberfläche aus der Anfangsposition entlang der Bedienrichtung zu verschieben, ist eine anfängliche Kraft erforderlich. Würde eine Kraft kleiner als die anfängliche Kraft auf die Bedienoberfläche ausgehend von der Anfangsposition ausgeübt, würde sich die Bedienoberfläche nicht verschieben, sondern bei der Anfangsposition verbleiben. Um also die Bedienoberfläche überhaupt in Richtung der Bedienrichtung zu verschieben, ist eine Kraft erforderlich, welche mindestens so hoch ist wie die anfängliche Kraft. Das elektrische Schalten erfolgt jedoch nicht bei der anfänglichen Kraft (während also die anfängliche Kraft auf die Bedienoberfläche entlang der Bedienrichtung ausgeübt wird) sondern bei Ausübung einer zweiten Kraft, welche kleiner ist als die anfängliche Kraft. Bevor das Schalten unter Ausübung der zweiten Kraft erfolgt, kann es erforderlich sein, die Bedienoberfläche um eine gewisse Wegstrecke (eine zweite Wegstrecke) aus der Anfangsposition zu verschieben. Die Bedienoberfläche kann beispielsweise eine an die Ergonomie des Fingers angepasste Oberfläche sein, welche z.B. ein Abrutschen eines Fingers verhindern kann, insbesondere durch eine bestimmte Oberflächencharakteristik, um beispielsweise eine Rauigkeit zu erhöhen. Das Bedienelement kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass eine Verschiebung der Bedienoberfläche quer zu der Bedienrichtung verhindert ist oder zumindest derart hohe Kräfte erfordern würde, dass das Bedienelement (oder weitere Elemente, wie etwa ein Gehäuse oder eine Führung) bei Ausübung derart hoher Kräfte zerstört oder zumindest beschädigt würden. Das Bedienelement kann somit derart ausgebildet sein, dass die Bedienoberfläche zur Verschiebung in genau einer Richtung, d.h. der Bedienrichtung, ausgeführt ist, und Verschiebungen quer zu der Bedienrichtung verhindert sind. The control element can be used to actuate any electrical switch, for example, for pressing a button, a knob, a toggle switch, a rocker switch, a pressure switch, a latch, a slide switch, a pushbutton switch, a footswitch or the like. The operating element may comprise various materials, such as plastic, rubber, silicone, metal, glass, etc. The switching may be triggered by the user interface of the operating element by a force along a displacement direction (for example, at least approximately perpendicular to the user interface) by a certain Shifting distance (a second distance) is shifted starting from the starting position. The initial position of the user interface may represent a position of the outer surface of the operating element that is accessible by a user when no force is exerted on the user interface from the outside. In particular, the starting position may correspond to a zero position in a graph, which illustrates the displacement of the user interface by a certain distance along the direction of displacement. In order to move the user interface from the initial position along the operating direction, an initial force is required. If a force less than the initial force was applied to the user interface from the initial position, the user interface would not shift but remain at the initial position. So to move the user interface at all in the direction of the operating direction, a force is required which is at least as high as the initial force. However, the electrical switching does not occur at the initial force (ie, while the initial force is applied to the operating surface along the operating direction), but when a second force is applied which is less than the initial force. Before the shifting takes place by exerting the second force, it may be necessary to move the operating surface out of the initial position by a certain distance (a second distance). The user interface can be, for example, a surface adapted to the ergonomics of the finger, which can prevent, for example, a finger slipping off, in particular by means of a specific surface characteristic, for example to increase roughness. The operating element may in particular be designed such that a displacement of the operating surface is prevented transversely to the operating direction or at least would require such high forces that the operating element (or other elements, such as a housing or a guide) destroyed when exercising such high forces or would at least be damaged. The operating element can thus be designed such that the user interface is designed for displacement in exactly one direction, ie the operating direction, and displacements transverse to the operating direction are prevented.

Das Bedienelement kann verschiedene Elemente zum Aufbringen oder Erzeugen von Gegenkräften (die einer von dem Benutzer ausgeübten Kraft entgegenwirkten), aufweisen, die z.B. der anfänglichen Kraft in der Anfangsposition und der zweiten Kraft bei einer Schaltposition entgegenwirken. Beispiele umfassen z.B. eine oder mehrere Federn, insbesondere Spiralfeder, Blattfeder, magnetische Elemente, etwa Permanentmagneten oder Elektromagneten, verformbare Materialen, wie etwa Silikon und/oder Gummi oder ähnliches. Insbesondere können verschiedene Elemente zusammenwirken, um eine Vorspannung derart zu erreichen, dass beginnend bei der Anfangsposition die anfängliche Kraft erforderlich ist, um die Bedienoberfläche entlang der Bedienrichtung zu verschieben. The operating element may comprise various elements for applying or generating counter-forces (which counteracted a force exerted by the user), e.g. counteract the initial force in the initial position and the second force in a shift position. Examples include e.g. one or more springs, in particular spiral spring, leaf spring, magnetic elements, such as permanent magnets or electromagnets, deformable materials, such as silicone and / or rubber or the like. In particular, various elements may cooperate to achieve a bias such that, starting from the initial position, the initial force is required to displace the user interface along the direction of operation.

Da die anfängliche Kraft größer ist als die zweite Kraft, kann ein Spiel von Elementen eines Schalters, einschließlich des Bedienelements, vermindert werden, wodurch ein Schaltvorgang präziser durchgeführt werden kann. Ferner ist für einen Benutzer des Bedienelements ein erfolgter Schaltvorgang deutlich spürbar. Since the initial force is greater than the second force, play of elements of a switch, including the operating element, can be reduced, whereby a switching operation can be performed more precisely. Furthermore, a successful switching operation is clearly noticeable to a user of the operating element.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird bei der Verschiebung der Bedienoberfläche ein erstes Schaltkontaktelement relativ zu einem zweiten Schaltkontaktelement verschoben, wobei das Schalten bei einer Verschiebung der Bedienoberfläche relativ zu dem zweiten Schaltkontaktelement um (ausgehend von der Anfangsposition) eine zweite Wegstrecke erfolgt. Das erste Schaltkontaktelement und das zweite Schaltkontaktelement können dabei elektrisch leitfähige Materialen umfassen und bei einem elektrischen Kontaktieren des ersten Schaltkontaktelements und des zweiten Schaltkontaktelements kann das Schalten erfolgen, wobei ein elektrischer Strom von dem ersten Schaltkontaktelement zu dem zweiten Schaltkontaktelement fließen kann oder umgekehrt. According to one embodiment of the present invention, a first switching contact element is displaced relative to a second switching contact element during the displacement of the user interface, wherein the switching takes place with a displacement of the user surface relative to the second switching contact element to a second distance (starting from the initial position). The first switching contact element and the second switching contact element may comprise electrically conductive materials and in an electrical contacting of the first switching contact element and the second switching contact element switching can take place, wherein an electric current can flow from the first switching contact element to the second switching contact element or vice versa.

Eine Verschiebung der Bedienoberfläche um die zweite Wegstrecke muss dabei nicht notwendigerweise gleich einer Verschiebung des ersten Schaltkontaktelements zu dem zweiten Schaltkontaktelement hin, um einen elektrischen Kontakt zwischen dem ersten Schaltkontaktelement und dem zweiten Schaltkontaktelement zu erzeugen, entsprechen. Insbesondere muss also die Bedienoberfläche nicht völlig starr oder unverformbar mit dem ersten Schaltkontaktelement verbunden sein. Vielmehr kann das Bedienelement zumindest ein verformbares Element bzw. einen verformbaren Bestandteil aufweisen (z.B. eine Schaltmatte, Gummi oder Silikon oder andere Kunststoffe), der bei Ausüben einer Kraft (beispielsweise der anfänglichen Kraft) zumindest teilweise verformt wird, sodass insbesondere eine Verschiebung des ersten Schaltkontaktelements relativ zu dem zweiten Schaltkontaktelement kleiner oder geringer ist, als eine Verschiebung der Bedienoberfläche relativ zu dem zweiten Schaltkontaktelement. Wenn das erste Schaltkontaktelement relativ zu dem zweiten Schaltkontaktelement um eine Schwellwertstrecke verschoben worden ist, kann das erste Schaltkontaktelement schlagartig mit dem zweiten Schaltkontaktelement elektrisch in Kontakt gebracht werden, wenn z.B. eine spontane Verformung einer Schnappscheibe erfolgt. Daher kann es eine nichtlineare Beziehung zwischen der Verschiebung der Bedienoberfläche relativ zu dem zweiten Schaltkontaktelement und der Verschiebung des ersten Schaltkontaktelements relativ zu dem zweiten Schaltkontaktelement geben. Aufgrund der Vorspannung, welche dazu führt, dass die anfängliche Kraft größer ist als die zweite Kraft, kann die zweite Wegstrecke relativ gering sein, sodass zum Schalten über das Bedienelement ein nur kurzer Hub erforderlich sein kann. Dadurch kann die Schaltcharakteristik verbessert und präziser sein. A displacement of the user interface by the second distance does not necessarily have to correspond to a displacement of the first switching contact element towards the second switching contact element in order to produce an electrical contact between the first switching contact element and the second switching contact element. In particular, therefore, the user interface does not have to be completely rigid or non-deformable connected to the first switching contact element. Rather, the operating element can have at least one deformable element or a deformable component (eg a switching mat, rubber or silicone or other plastics) which is at least partially deformed when a force (for example the initial force) is exerted, such that in particular a displacement of the first switching contact element relative to the second switching contact element is smaller or smaller than a displacement of the user surface relative to the second switching contact element. If the first switching contact element has been displaced relative to the second switching contact element by a threshold value, the first switching contact element can be brought abruptly in electrical contact with the second switching contact element, for example if a spontaneous deformation of a snap-action disc takes place. Therefore, there may be a non-linear relationship between the displacement of the operating surface relative to the second switching contact element and the displacement of the first switching contact element relative to the second switching contact element. Due to the bias, which causes the initial force is greater than the second force, the second distance can be relatively low, so that only a short stroke may be required for switching over the control element. As a result, the switching characteristic can be improved and more precise.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die zweite Wegstrecke zwischen 0,2 mm und 1 mm, insbesondere zwischen 0,4 mm und 0,8 mm. Somit kann ein kurzer Hub erreicht werden, was eine Baugröße vermindern kann und ein Schalten verbessern kann. Die anfängliche Kraft kann insbesondere zwischen 2 N und 10 N, weiter insbesondere zwischen 3 N und 8 N betragen. Somit kann eine signifikante Vorspannung in der Anfangsposition vorgesehen sein, was insbesondere versehentliches Betätigen des Schaltens vermindern kann. Auch kann ein Spiel vermindert sein. According to one embodiment of the present invention, the second distance is between 0.2 mm and 1 mm, in particular between 0.4 mm and 0.8 mm. Thus, a short stroke can be achieved, which can reduce a size and can improve shifting. The initial force may in particular be between 2 N and 10 N, more particularly between 3 N and 8 N. Thus, a significant bias may be provided in the initial position, which may in particular reduce accidental actuation of the shift. Also, a game can be reduced.

Ferner kann bei einer Verschiebung der Bedienoberfläche zwischen einer ersten Wegstrecke und der zweiten Wegstrecke eine stärkere Änderung der Kraft pro Wegstrecke erfolgen als bei einer Verschiebung der Bedienoberfläche zwischen der Anfangsposition und der ersten Wegstrecke. Damit kann eine geringe Änderung einer zur Verschiebung erforderlichen Kraft zwischen der anfänglichen Position und der ersten Position, welche um eine erste Wegstrecke relativ zu der Anfangsposition verschoben ist, vorgesehen sein. Damit kann das Schalten präziser ausgeführt sein und der Vorgang des Schaltens sicherer durch einen Benutzer wahrgenommen werden. Ferner kann die zur Verschiebung zwischen der Anfangsposition und der ersten Wegstrecke erforderliche Kraft konstant sein, (leicht) ansteigen oder (leicht) abfallen. Der Anstieg und/oder Abfall kann insbesondere zwischen 0% und 20%, insbesondere zwischen 5% und 10% betragen. Furthermore, when the user interface is displaced between a first path and the second path, a greater change in the force per path can be made than when the user interface is displaced between the initial position and the first path. Thus, a small change in a force required for displacement between the initial position and the first position, which is shifted by a first distance relative to the initial position, may be provided. Thus, the shifting can be performed more precisely and the operation of switching can be perceived more securely by a user. Further, the force required to shift between the initial position and the first distance may be constant, (slightly) increased, or (slightly) decreased. The increase and / or decrease may be in particular between 0% and 20%, in particular between 5% and 10%.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die erste Wegstrecke 5% bis 15% kleiner als die zweite Wegstrecke. Zwischen der ersten Wegstrecke und der zweiten Wegstrecke kann eine relative starke Änderung der zur Verschiebung notwendigen Kraft durch einen Benutzer verspürt werden, was eine Rückkopplung und die Haptik verbessern kann. Ferner kann die erste Kraft gleich der anfänglichen Kraft sein oder zwischen 2% und 20%, insbesondere zwischen 5% und 10%, kleiner oder größer als die anfängliche Kraft sein. Somit kann der Benutzer bei Betätigung des Bedienelements bei Verschiebung zwischen der Anfangsposition und der ersten Position lediglich eine geringe Kraftänderung verspüren. Die zweite Kraft kann jedoch zwischen 5% und 50% kleiner oder größer sein als die erste Kraft, sodass eine Rückkopplung, dass ein Schalten erfolgt ist, von einem Benutzer deutlich wahrnehmbar sein kann. According to one embodiment of the present invention, the first distance is 5% to 15% smaller than the second distance. Between the first path and the second path, a relatively large change in force required for displacement can be felt by a user, which can improve feedback and haptics. Further, the first force may be equal to the initial force or between 2% and 20%, in particular between 5% and 10%, less than or greater than the initial force. Thus, the user can feel only a small change in force when moving the operating element when moving between the initial position and the first position. However, the second force may be between 5% and 50% less or greater than the first force, such that feedback that a shift has occurred may be clearly perceptible by a user.

Gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann die zweite Kraft kleiner sein als die erste Kraft und in anderen Ausführungsformen kann die zweite Kraft größer sein als die erste Kraft. Aufgrund jedoch einer relativ großen Differenz zwischen der ersten Kraft und der zweiten Kraft kann durch den Benutzer der Schaltvorgang deutlich bemerkt sein. Die zweite Kraft kann ein absolutes Minimum einer Kraft-Verschiebungscharakteristik der Bedienoberfläche sein, wobei in der Kraft-Verschiebungs-Charakteristik eine Verschiebungsstrecke der Bedienoberfläche gegen eine zur Verschiebung erforderliche Kraft aufgetragen sein kann. Die Kraft-Verschiebungs-Charakteristik kann insbesondere durch einen zweidimensionalen Graphen, eine Tabelle, eine mathematische Funktion oder ähnliches definiert oder definierbar sein. According to embodiments of the invention, the second force may be less than the first force, and in other embodiments, the second force may be greater than the first force. However, due to a relatively large difference between the first force and the second force, the switching operation can be clearly noticed by the user. The second force may be an absolute minimum of a force-displacement characteristic of the user interface, wherein in the force-displacement characteristic, a shift distance of the user surface may be plotted against a force required for displacement. The force-displacement characteristic can in particular be defined or definable by a two-dimensional graph, a table, a mathematical function or the like.

Bei einer Verschiebung der Bedienoberfläche zwischen der zweiten Wegstrecke und einer (noch größeren) dritten Wegstrecke kann dabei eine dazu erforderliche Kraft ansteigen, um bei der dritten Wegstrecke einer dritten Kraft zu entsprechen, welche gleich der ersten Kraft ist. Dabei kann insbesondere die dritte Wegstrecke zwischen 5% und 15% größer sein als die zweite Wegstrecke. Die dritte Wegstrecke kann dabei einer dritten Position der Bedienoberfläche entsprechen, welche erreicht ist, nachdem die zweite Position, bei der das Schalten erfolgt, durchlaufen worden ist, wobei somit bei der dritten Position ein Druckpunkt erreicht sein kann, welcher dem Benutzer anzeigen kann, dass das Schalten nun vollständig abgeschlossen ist. With a displacement of the user interface between the second distance and a (even larger) third distance can thereby increase a force required to correspond to the third distance of a third force, which is equal to the first force. In particular, the third distance between 5% and 15% may be greater than the second distance. The third distance may correspond to a third position of the user interface, which has been reached after the second position at which the switching takes place has been passed through, and thus at the third position a pressure point can be reached which can indicate to the user that switching is now complete.

Gemäß einer anderen Ausführungsform, ist die zweite Kraft bei der zweiten Wegstrecke ein lokales Maximum einer Kraft-Verschiebungs-Charakteristik, wobei bei Verschiebung der Bedienoberfläche zwischen der zweiten Wegstrecke und einer weiteren Wegstrecke die dazu erforderliche Kraft abfällt (von dem lokalen Maximum ausgehend) und zwischen der weiteren Wegstrecke und einer vierten Wegstrecke auf eine vierte Kraft ansteigt, welche der anfänglichen Kraft gleicht. In dieser Ausführungsform entspricht somit die vierte Kraft einem Enddruckpunkt des Bedienelements, welcher dem Benutzer anzeigen kann, dass das Schalten, welches bei der zweiten Position (der zweiten Kraft) erfolgte, nun vollständig abgeschlossen ist. Die weitere Wegstrecke (zwischen der zweiten Position und der vierten Position) kann dabei insbesondere zwischen 5% und 15% größer sein als die zweite Wegstrecke. Somit kann es zu einem relativ schnellen oder steilen Anstieg der Kraft jenseits der weiteren Wegstrecke kommen. According to another embodiment, the second force in the second distance is a local maximum of a force-displacement characteristic, wherein upon displacement of the user interface between the second distance and another distance, the force required decreases (starting from the local maximum) and between the further distance and a fourth distance increases to a fourth force, which is equal to the initial force. Thus, in this embodiment, the fourth corresponds Force an end pressure point of the control, which can indicate to the user that the switching, which took place at the second position (the second force) is now completely completed. The further distance (between the second position and the fourth position) can be greater in particular between 5% and 15% than the second distance. Thus, there may be a relatively rapid or steep increase in the force beyond the further distance.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Bedienelement ferner eine Schaltmatte, insbesondere Silikonschaltmatte, auf, welche bei Verschiebung der Bedienoberfläche verschoben wird und vermittels derer das erste Schaltkontaktelement verschoben wird. Ferner kann das Bedienelement ein Element zum Vorspannen der Schaltmatte, insbesondere eine Feder, aufweisen. Die Schaltmatte kann z.B. Liquid Silicone Rubber (LSR) (dt.: Flüssig-Silikon) aufweisen, wobei typische Bestandteile eines LSR-Silikonkautschuks aufweisen können: Lineare Siloxane: ca. 70 %; Füllstoffe: ca. 30 %; Additive: ca. 1 %. Andere Materialen oder Zusammensetzungen können vorgesehen sein. Das Gummi kann insbesondere Silikon einschließen. Die Schaltmatte kann insbesondere zwischen der Bedienoberfläche und dem ersten Schaltkontaktelement angeordnet sein. According to one embodiment of the present invention, the operating element further comprises a switching mat, in particular silicone switching mat, which is displaced upon displacement of the user interface and by means of which the first switching contact element is displaced. Furthermore, the operating element may have an element for biasing the switching mat, in particular a spring. The switching mat can e.g. Liquid Silicone Rubber (LSR), which may include typical constituents of an LSR silicone rubber: linear siloxanes: about 70%; Fillers: about 30%; Additives: about 1%. Other materials or compositions may be provided. The rubber may in particular include silicone. The switching mat can be arranged in particular between the user interface and the first switching contact element.

Die Feder kann vorgesehen sein, die Schaltmatte vorzuspannen, sodass für eine anfängliche Verschiebung der Bedienoberfläche ausgehend von der Anfangsposition die anfängliche Kraft erforderlich ist. Somit kann das Bedienelement auf einfache Weise hergestellt werden. The spring may be provided to bias the switching mat so that the initial force is required for an initial displacement of the user surface from the initial position. Thus, the operating element can be manufactured in a simple manner.

Das Bedienelement kann ferner ein Schnappelement, insbesondere eine Schnappscheibe aufweisen, wobei die Schaltmatte mit einer von der Bedienoberfläche abgewandten Seite an dem Schnappelement anliegt, um eine Kraftvermittlung bzw. Kraftübertragung einer auf die Bedienoberfläche ausgeübten Kraft auf das Schnappelement zu ermöglichen. Dabei kann das erste Schaltkontaktelement insbesondere mit dem Schnappelement verbunden sein, um beim Schalten das erste Schaltkontaktelement elektrisch mit dem zweiten Schaltkontaktelement zu kontaktieren. The control element may further comprise a snap element, in particular a snap-action disc, wherein the switching mat rests against the snap element with a side facing away from the operating surface in order to enable force transmission or force transmission of a force exerted on the user surface force on the snap element. In this case, the first switching contact element may in particular be connected to the snap element in order to electrically contact the first switching contact element when switching with the second switching contact element.

Das Schnappelement kann einen stabilen und einen metastabilen Zustand aufweisen. Bei einer Verformung des Schnappelements über eine Schwellwertstrecke hinaus kann das Schnappelement von dem stabilen in den metastabilen Zustand übergehen (was eine Verschiebung des ersten Schaltkontaktelements relativ dem zweiten Schaltkontaktelement bewirkt), ohne eine weitere Kraftausübung zu erfordern. Beispielsweise kann das Schnappelement zu einem gewissen Grad verbogen oder verformt werden, bis es plötzlich durch ein Beulen den metastabilen Zustand durchläuft bzw. einnimmt. An diesem Punkt kann ein plötzliches Umspringen erfolgen. Wenn die Kraft wieder nachlässt, kann ein Zurückspringen in den stabilen Zustand erfolgen. Eine Schnappscheibe kann insbesondere in einem Tastschalter eingesetzt sein. The snap element may have a stable and a metastable state. Upon deformation of the snap member beyond a threshold distance, the snap member may transition from the stable to the metastable state (causing displacement of the first switch contact member relative to the second switch contact member) without requiring further application of force. For example, the snap element may be bent or deformed to some degree until it suddenly goes through the metastable state by buckling. At this point, a sudden change may occur. When the force subsides again, it can return to its stable state. A snap-action disc can be used in particular in a push-button switch.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Schalter mit einem Bedienelement gemäß einer der vorangehend geschriebenen Ausführungsformen bereitgestellt, wobei das zweite Schaltkontaktelement insbesondere auf einer Schaltungsplatine angeordnet ist. According to one embodiment of the present invention, a switch is provided with a control element according to one of the previously written embodiments, wherein the second switch contact element is arranged in particular on a circuit board.

Die Schnappscheibe kann z.B. eine geprägte Stahlfeder umfassen, die ausgehend von einem stabilen Zustand bei Verformung über einen Schwellwertstrecke hinaus in den metastabilen Zustand umschnappt. Das Bedienelement kann insbesondere in einem Schalter für ein Fahrzeug eingesetzt werden. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug, insbesondere Automobil, mit einem Schalter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. The snap-action disc may e.g. include an embossed steel spring that snaps into a metastable state from a steady state upon deformation beyond a threshold distance. The control element can be used in particular in a switch for a vehicle. According to one embodiment of the present invention, a vehicle, in particular an automobile, is provided with a switch according to an embodiment of the present invention.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die illustrierten oder beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Bezugszeichen in den Ansprüchen begrenzen nicht den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung. Embodiments of the present invention will now be explained with reference to the accompanying drawings. The invention is not limited to the illustrated or described embodiments. Reference signs in the claims do not limit the scope of the present invention.

1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht von der Seite einen Schalter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Bedienelement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 shows in a schematic sectional view from the side of a switch according to an embodiment of the present invention with a control element according to an embodiment of the present invention;

2 zeigt eine Kraft-Verschiebungs-Charakteristik eines Bedienelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 shows a force-displacement characteristic of a control element according to an embodiment of the present invention;

3 zeigt eine Kraft-Verschiebungs-Charakteristik eines Bedienelements gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3 shows a force-displacement characteristic of a control element according to another embodiment of the present invention;

4 zeigt eine Kraft-Verschiebungs-Charakteristik eines Bedienelements gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und 4 shows a force-displacement characteristic of a control element according to yet another embodiment of the present invention; and

5 zeigt eine Kraft-Verschiebungs-Charakteristik eines Bedienelements gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 shows a force-displacement characteristic of a control element according to yet another embodiment of the present invention.

Der Schalter 100 der 1 umfasst ein Bedienelement 101 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Bedienelement 101 weist eine Bedienoberfläche 103 auf, welche durch Kraftausüben eines Fingers (oder einer beliebigen anderen Extremität eines Benutzers) 105 verschiebbar ist. Die Bedienoberfläche 103 repräsentiert eine von außen zugängliche Oberfläche einer Abdeckung bzw. eines Betätigers 107. Die Bedienoberfläche 103 ist in einer Bedienrichtung 109, welche z.B. senkrecht zu der Bedienoberfläche 103 orientiert ist, verschiebbar. Das Bedienelement 101 weist ferner eine Schaltmatte 111 auf, welche bei der Verschiebung der Bedienoberfläche 103 verformt und verschoben wird. Ein zu dem Schalter 100 gehörendes erstes Schaltkontaktelement 113 wird vermittels der Schaltmatte 111 bei Verschiebung der Bedienoberfläche 103 zu einem zweiten Schaltkontaktelement 115 hin verschoben. Das Bedienelement 101 weist ferner eine Feder 117 auf, mit welcher die Schaltmatte 111 vorgespannt ist, indem eine Vorspannung S auf die Abdeckung 107 aufgewendet wird, welche die Schaltmatte 111 z.B. teilweise zusammendrückt. Durch Vorspannung S ist es erforderlich, eine anfängliche Kraft F0 auf die Bedienoberfläche 103 auszuüben, um die Bedienoberfläche 103 (z. B. relativ insbesondere zu dem zweiten Schaltkontaktelement 115 oder der Schaltplatine 119) zu verschieben. Der Schalter 100 weist ferner eine Schaltungsplatine 119 auf, auf welcher das zweite Schaltkontaktelement 115 angeordnet ist. Das Bedienelement 101 weist ferner eine Schnappscheibe 121 auf, wobei die Schaltmatte 111 mit einer von der Bedienoberfläche abgewandten Seite 123 an der Schnappscheibe 121 anliegt, um eine Kraftvermittlung einer auf die Bedienoberfläche 103 ausgeübten Kraft auf das Schnappelement bzw. die Schnappscheibe 121 zu ermöglichen. Dabei ist das erste Schaltkontaktelement 113 mit der Schnappscheibe 121 verbunden, um zum Schalten das erste Schaltkontaktelement 113 elektrisch mit dem zweiten Schaltkontaktelement 115 zu kontaktieren. The desk 100 of the 1 includes a control 101 according to an embodiment of the present invention. The operating element 101 has a user interface 103 on which by applying force to a finger (or any other extremity of a user) 105 is displaceable. The user interface 103 represents an externally accessible surface of a cover or an actuator 107 , The user interface 103 is in a direction of operation 109 , which eg perpendicular to the user interface 103 is oriented, movable. The operating element 101 also has a safety mat 111 on, which when moving the user interface 103 deformed and shifted. One to the switch 100 belonging first switching contact element 113 is by means of the safety mat 111 when moving the user interface 103 to a second switching contact element 115 postponed. The operating element 101 also has a spring 117 on, with which the safety mat 111 is biased by a bias S on the cover 107 is spent, which the safety mat 111 eg partially compressed. Preload S requires an initial force F0 on the user interface 103 exercise to the user interface 103 (eg, relatively in particular to the second switching contact element 115 or the circuit board 119 ) to move. The desk 100 further includes a circuit board 119 on, on which the second switching contact element 115 is arranged. The operating element 101 also has a snap-action disc 121 on, with the safety mat 111 with a side facing away from the user interface 123 at the snap disc 121 is applied to a power transmission of a on the user interface 103 applied force on the snap element or the snap disk 121 to enable. In this case, the first switching contact element 113 with the snap-action disc 121 connected to switch the first switching contact element 113 electrically connected to the second switching contact element 115 to contact.

Die Bedienoberfläche 103 kann ausgehend von einer Anfangsposition s0 entlang der Bedienrichtung 109 entlang einer Wegstrecke s verschoben werden. Zur Verschiebung ausgehend von der Anfangsposition s0 ist eine anfängliche Kraft F0 erforderlich, zur Verschiebung ausgehend von einer ersten Wegstrecke s1 ist eine erste Kraft F1 erforderlich, zur Verschiebung ausgehend von einer zweiten Wegstrecke s2 ist eine zweite Kraft F2 erforderlich und für eine Verschiebung ausgehend von einer dritten Wegstrecke s3 ist eine dritte Kraft erforderlich, wie in den folgenden –5 exemplarisch illustriert ist. The user interface 103 can starting from an initial position s0 along the operating direction 109 be moved along a distance s. For shifting from the initial position s0 an initial force F0 is required to shift from a first distance s1 a first force F1 is required to move from a second distance s2 a second force F2 is required and for a shift from one third distance s3, a third force is required, as in the following - 5 is illustrated by way of example.

Der Schalter 100 weist ein in 1 nicht illustriertes Gehäuse auf, sowie einen Grundkörper 125. The desk 100 has an in 1 not illustrated housing on, as well as a main body 125 ,

Wenn die Bedienoberfläche 103 um die zweite Wegstrecke s2 verschoben worden ist, ist die Schnappscheibe 121 derart verformt worden, dass sich das erste Schaltkontaktelement 113 um eine Strecke ∆s verschoben hat, was einer Schwellwertverschiebung entspricht, bei der die Schnappscheibe 121 in einen metastabilen Zustand überführt wird, welcher eine weitere Verformung (spontane Verformung) des Schnappelements 121 derart umfasst, dass das erste Schaltkontaktelement 113 insgesamt um eine Strecke ∆sk verschoben wird, um mit dem zweiten Schaltkontaktelement 115 in Kontakt zu kommen. Somit erfolgt der Schaltvorgang, sobald die Bedienoberfläche 103 um die zweite Wegstrecke s2 verschoben ist, wodurch ein Kontaktschluss zwischen dem ersten Schaltkontaktelement 113 und dem zweiten Schaltkontaktelement 115 hergestellt ist. Zu beachten ist dabei, dass sowohl die Schwellwertverschiebung ∆s als auch die effektive Verschiebung ∆sk des ersten Schaltkontaktelements 113 relativ zu dem zweiten Schaltkontaktelement 115 ungleich (insbesondere kleiner) als die zweite Wegstrecke s2 sein kann und im Allgemeinen ist. Die Schnappscheibe 121 kann im stabilen (Anfangszustand) Zustand eine gekrümmte (z.B. konvexe) Form aufweisen und kann nach dem Umschnappen in den metastabilen Zustand eine in umgekehrter Weise gekrümmte (z.B. konkave) Form aufweisen. Die Schaltmatte 111 kann die Schnappscheibe 121 (zusammen mit der Platine 119) einschließen und kann dazu teilweise eine ähnliche Form wie aber etwas größere Ausdehnung als die Schnappscheibe aufweisen. In einem zentralen Bereich 114 kann die Schaltungsmatte 111 die Schnappscheibe 121 kontaktieren. Ein (z.B. kreisförmiger) Rand 122 der Schnappscheibe 121 kann die Platine 119 kontaktieren bzw. dort aufliegen. If the user interface 103 has been moved to the second distance s2, is the snap disk 121 deformed so that the first switching contact element 113 has shifted by a distance Δs, which corresponds to a threshold shift at which the snap disk 121 is transferred to a metastable state, which further deformation (spontaneous deformation) of the snap element 121 such that the first switching contact element 113 is shifted in total by a distance .DELTA.sk, with the second switching contact element 115 to get in touch. Thus, the switching process takes place as soon as the user interface 103 is displaced by the second distance s2, whereby a contact closure between the first switching contact element 113 and the second switching contact element 115 is made. It should be noted that both the threshold shift Δs and the effective shift Δsk of the first switching contact element 113 relative to the second switching contact element 115 may be unequal (in particular smaller) than the second distance s2 and is generally. The snap-disk 121 may have a curved (eg, convex) shape in the stable (initial state) state, and may have a reverse curved (eg, concave) shape after being snapped into the metastable state. The safety mat 111 can the snap disk 121 (along with the board 119 ) and may partly have a similar shape as but slightly larger extent than the snap disc. In a central area 114 can the circuit mat 111 the snap-disk 121 to contact. A (eg circular) border 122 the snap disc 121 can the board 119 contact or lie there.

Anstatt mit einem Finger 105 kann die Bedienoberfläche 103 auch durch ein anderes Objekt verschoben werden. Der gesamte Schalthub (die Wegstrecke s2) kann durch die Vorspannung mittels der Feder 117 (und/oder der Schaltmatte 111 und/oder weiterer Elemente) relativ klein gehalten werden. In konventionellen Bedienelementen kann beispielsweise die anfängliche Kraft F0 wesentlich kleiner als die zweite Kraft F2 sein. Durch den kurzen Betätigungsweg (zweite Wegstrecke s2) kann weiterhin auch eine Fugengröße bzw. Spaltengröße zwischen der Abdeckung 107 und einem in 1 nicht illustrierten Gehäuse bzw. einer Führung vorteilhaft verkleinert werden, sodass insbesondere ein Spiel des Bedienelements 101 oder eines damit ausgestatteten Schalters 100 verkleinert werden kann. Durch verschiedene Federcharakteristiken der Feder 117 und entsprechende Ausbildung der Schaltmatte 111 (in Form und in Material) können die nachfolgend in 2–5 illustrierten und beschriebenen Kraft-Verschiebungs-Charakteristiken realisiert werden. In anderen Ausführungsformen kann anstatt der Schnappscheibe 121 ein anderes Element vorgesehen sein. Beispielsweise könnte eine der Bedienoberfläche 103 abgewandte Oberfläche 123 der Schaltmatte 111 mit dem ersten Schaltkontaktelement 113 verbunden sein, ohne dass die Schnappscheibe 121 dazwischen angeordnet ist. Zwischen der Schnappscheibe 121 und der Schaltungsplatine 119 können in anderen Ausführungsformen eine oder mehrere Federn angeordnet sein, um eine gewünschte Kraft-Verschiebungscharakteristik, wie in den 2–5 illustriert, zu erreichen. Der Körper 125 kann auch einen Teil eines Gehäuses oder ein Trägerbauteil repräsentieren. Die Feder 117 kann beispielsweise als eine Spiralfeder, als eine Omega-Feder oder als eine andere Feder ausgeführt sein. Die Abdeckung 107 kann auch als ein Betätiger ausgebildet sein. Instead of a finger 105 can the user interface 103 also be moved by another object. The entire switching stroke (the distance s2) can be controlled by the bias of the spring 117 (and / or the safety mat 111 and / or other elements) are kept relatively small. For example, in conventional controls, the initial force F0 may be substantially less than the second force F2. Due to the short actuation path (second path s2), a joint size or gap size between the cover can continue to be provided 107 and one in 1 not illustrated housing or a Guide advantageously be reduced so that in particular a game of the control 101 or a switch equipped with it 100 can be downsized. By different spring characteristics of the spring 117 and appropriate design of the safety mat 111 (in form and in material) may be the following in 2 - 5 illustrated and described force-displacement characteristics can be realized. In other embodiments, instead of the snap-action disc 121 another element may be provided. For example, one of the user interface might 103 remote surface 123 the safety mat 111 with the first switching contact element 113 be connected without the snap disc 121 is arranged in between. Between the snap disc 121 and the circuit board 119 For example, in other embodiments, one or more springs may be arranged to provide a desired force-displacement characteristic, as in FIGS 2 - 5 illustrated, reach. The body 125 may also represent a part of a housing or a carrier component. The feather 117 For example, it may be embodied as a coil spring, as an omega spring, or as another spring. The cover 107 can also be designed as an actuator.

2, 3 und 4 illustrieren durch Kurven 202, 303, 402 Kraft-Verschiebungs-Charakteristiken 200, 300 und 400, wobei bei einem Schalten in einer zweiten Position P2 eine zweite Kraft F2 abfällt, wohingegen 5 durch Kurve 502 eine Kraft-Verschiebungs-Charakteristik 500 illustriert, bei der bei einem Schalten bei Position P2 eine dazu erforderliche Kraft F2 auf ein lokales Maximum ansteigt. 2 . 3 and 4 Illustrate by curves 202 . 303 . 402 Force-displacement characteristics 200 . 300 and 400 , wherein when switching in a second position P2, a second force F2 drops, whereas 5 through curve 502 a force-displacement characteristic 500 illustrated, in which when switching at position P2 a force required to F2 increases to a local maximum.

Die 2–5 zeigen auf jeweiligen Abszissen 201, 301, 401 und 501 eine Wegstrecke s, welche eine Verschiebungsstrecke der Bedienoberfläche 103 ausgehend von einer Anfangsposition s0 repräsentiert. Auf der Ordinate 203, 303, 403 und 503 ist jeweils die Kraft aufgetragen, welche zur Verschiebung ausgehend von einer bestimmten Wegstrecke, um welche die Bedienoberfläche 103 bereits verschoben wurde, erforderlich ist. Es sollte bemerkt werden, dass die in 2–5 illustrierten Kraft-Verschiebungs-Charakteristiken nur in der Richtung gelten können, in der die Bedienoberfläche 103 entlang der Bedienrichtung 109 zum Schalten verschoben wird, jedoch für den umgekehrten Weg (entgegengesetzt der Bedienrichtung 109) verschieden aussehen können, da eine gewisse Hysterese vorgesehen sein kann, oder gleich aussehen können, falls keine Hysterese vorhanden ist. The 2 - 5 show on respective abscissa 201 . 301 . 401 and 501 a distance s, which is a shift distance of the user interface 103 is represented starting from an initial position s0. On the ordinate 203 . 303 . 403 and 503 in each case the force is applied, which for displacement starting from a certain distance to which the user interface 103 has already been postponed is required. It should be noted that in 2 - 5 illustrated force-displacement characteristics can only apply in the direction in which the user interface 103 along the operating direction 109 is shifted for switching, but for the opposite way (opposite to the operating direction 109 ) may look different, as some hysteresis may be provided, or may look the same if there is no hysteresis.

In 2 befindet sich die Bedienoberfläche 103 bei der Wegstrecke s0 bei der Anfangsposition P0. Um die Bedienoberfläche 103 aus der Anfangsposition P0 in Richtung der Bedienrichtung 109 zu verschieben, ist eine anfängliche Kraft F0 erforderlich. In 2 ist die zur Verschiebung zwischen der Anfangsposition und einer ersten Position P1 (erste Wegstrecke s1) erforderliche Kraft konstant und somit gleich F0, welche auch der ersten Kraft F1 gleicht, welche in der ersten Position P1 (Wegstrecke s1) erforderlich ist. Zwischen der ersten Position P1 und der zweiten Position P2, bei der ein Schalten erfolgt (zweite Wegstrecke s2), sinkt die Kraft von der ersten Kraft F1 auf eine zweite Kraft F2 ab. Wie ersichtlich ist, ist in den Wegstrecke-Kraft-Charakteristiken der 2–5 die zweite Kraft F2 jeweils kleiner als die anfängliche Kraft F0. In 2 steigt die zum weiteren Verschieben der Bedienoberfläche 103 jenseits der zweiten Position P2 erforderliche Kraft an, um bei einer dritten Position P3 (dritte Wegstrecke s3) die Kraft F3 zu erreichen, welche gleich der ersten Kraft F1 ist. In 2 is the user interface 103 at the distance s0 at the initial position P0. To the user interface 103 from the initial position P0 in the direction of the operating direction 109 to move, an initial force F0 is required. In 2 For example, the force required to shift between the initial position and a first position P1 (first distance s1) is constant and thus equal to F0, which is also equal to the first force F1 required in the first position P1 (distance s1). Between the first position P1 and the second position P2, at which switching takes place (second distance s2), the force decreases from the first force F1 to a second force F2. As can be seen, in the distance-force characteristics of 2 - 5 the second force F2 is smaller than the initial force F0, respectively. In 2 increases for further movement of the user interface 103 force required beyond the second position P2 to reach, at a third position P3 (third distance s3), the force F3 equal to the first force F1.

Als gestrichelte Linie 204 ist in 2 weiterhin eine Kraft-Weg-Kurve illustriert, welche von einem Bedienelement gezeigt würde, bei dem keine Vorspannung S (vgl. 1) aufgewendet ist. Bei der gestrichelten Linie steigt eine anfängliche Kraft typischerweise von 0 N bei Verschieben der nicht vorgespannten Oberfläche an, um nach einer bestimmten Verschiebung die Kraft F0 zu erreichen, welche gemäß diesen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die anfängliche Kraft ist. Die Kraft-Verschiebungs-Charakteristik 204 kann in konventionellen Bedienelementen beobachtet sein, wobei die relativ schwache initiale Kraft zu einer unpräzisen Betätigung und auch zu einem unpräzisen Schalten führen kann. As dashed line 204 is in 2 Furthermore, illustrated a force-displacement curve, which would be shown by a control element in which no bias voltage S (see. 1 ) is spent. In the dashed line, an initial force typically increases from 0N upon displacement of the unbiased surface to reach, after a certain displacement, the force F0 which is the initial force according to these embodiments of the present invention. The force-displacement characteristic 204 can be observed in conventional controls, wherein the relatively weak initial force can lead to an imprecise operation and also to an imprecise switching.

Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können für die in 2 bis 4 illustrierten Charakteristiken folgende Zielwerte gelten: Größe Sollwertebereich F0 3N–8N S0 0 mm Snap ((F1 – F2)/F1)·100% 5%–50% S2 (Schaltpunkt) 0,4mm–0,8mm S1 XX% S2 S3 YY% S2 F3 F1 According to embodiments of the present invention, for the in 2 to 4 illustrated characteristics the following target values apply: size Setpoint range F0 3N-8N S0 0 mm Snap ((F1 - F2) / F1) · 100% 5% -50% S2 (switching point) 0.4mm-0.8mm S1 XX% S2 S3 YY% S2 F3 F1

Dabei ist XX ein Faktor kleiner 100 und YY ist ein Faktor größer 100. Where XX is a factor less than 100 and YY is a factor greater than 100.

Im Gegensatz zu der konstanten Kraft F0 = F1 zwischen der Anfangsposition und der ersten Position P1 in 2, steigt die Kraft in der Charakteristik 300 in 3 leicht an und fällt die Kraft in der Charakteristik 400 in 4 leicht ab. In contrast to the constant force F0 = F1 between the initial position and the first position P1 in 2 , the power in the characteristic increases 300 in 3 easy on and drops the power in the characteristic 400 in 4 slightly off.

Charakteristisch für die Kraft-Verschiebungs-Charakteristiken der 2, 3 und 4 ist eine signifikante Vorspannung F0 im Punkt P0 und eine relativ geringe Kraftänderung zwischen der Anfangsposition P0 und der ersten Position P1, d.h. eine geringe Änderung der Kräfte F0 und F1. Die geringe Kraftänderung F0 und F1 kann auch im Bereich der Vorspannung (< s0) ausreichen, um die Kraft F0 zwischen Bedienelementen aufgrund der mechanischen Toleranzen der Bedienelemente möglichst konstant zu halten. Jenseits der ersten Position P1 erfolgt bis zur zweiten Position P2 mittels Snap und Weg das haptische Feedback bzw. die haptische Rückkopplung für den Benutzer. Die genauen Änderungen der Kräfte F0, F1, F2 und F3 und der Positionen P0, P1, P2 und P3 bzw. Wegstrecken s0, s1, s2, s3 können an anwendungsspezifische Anforderungen angepasst werden und sind grundsätzlich variabel. Optional kann zum haptischen Feedback ein akustisches Feedback ausgegeben werden. Die definierte Steigung zwischen der zweiten Position P2 und der dritten Position P3 kann ein letzter signifikanter Bereich der neuen Kraft-Verschiebungs-Charakteristiken bzw. Haptiken sein. Die exakte Wegänderung s3 = x·s2 (x ist ein Faktor größer eins) kann variabel sein und je nach Anforderungen definiert sein. Eine feste Bedingung kann die Gleichung F3 = F1 sein, der mechanische Anschlag kann später erfolgen. Characteristic of the force-displacement characteristics of the 2 . 3 and 4 is a significant bias F0 at the point P0 and a relatively small force change between the initial position P0 and the first position P1, that is, a small change in the forces F0 and F1. The small force change F0 and F1 can also be sufficient in the region of the preload (<s0) in order to keep the force F0 between operating elements as constant as possible due to the mechanical tolerances of the operating elements. Beyond the first position P1, the haptic feedback or the haptic feedback for the user takes place up to the second position P2 by means of snap and path. The exact changes of the forces F0, F1, F2 and F3 and the positions P0, P1, P2 and P3 or distances s0, s1, s2, s3 can be adapted to application-specific requirements and are basically variable. Optionally, audible feedback can be output for haptic feedback. The defined slope between the second position P2 and the third position P3 may be a last significant range of the new force-displacement characteristics or haptics. The exact path change s3 = x · s2 (x is a factor greater than one) can be variable and defined according to requirements. A fixed condition can be the equation F3 = F1, the mechanical stop can be done later.

Die 2–5 zeigen jeweils eine Kraft-Weg-Kurve des Bedienelements und nicht einzelner Aktoren, wobei die Toleranzen variabel sein können. The 2 - 5 each show a force-displacement curve of the control element and not individual actuators, the tolerances may be variable.

5 zeigt eine Kraft-Verschiebungs-Charakteristik, wobei beim Schalten in der zweiten Position P2 die Kraft auf ein lokales Maximum ansteigt, um den Wert F2 anzunehmen. 5 shows a force-displacement characteristic, wherein when switching in the second position P2, the force increases to a local maximum to assume the value F2.

Charakteristisch auch für die Kraft-Verschiebungs-Charakteristik 500 ist eine signifikante Vorspannung F0 in der Anfangsposition P0. Ferner kann die Aktorik im Bereich um F0 eine geringe Kraftänderung aufweisen, um die Kraft F0 zwischen Bedienelementen aufgrund der mechanischen Toleranzen der Bedienelemente möglichst konstant zu halten. Zwischen der Anfangsposition P0 und der ersten Position P1 (Wegstrecke s1) sinkt die Kraft von anfänglichen Kraft F0 auf die erste Kraft F1 ab. Die zweite Kraft, welche bei der zweiten Position P2 (zweite Wegstrecke s2) erreicht ist, ist kleiner als die anfängliche Kraft F0. Jenseits der ersten Position P1 bis P2 erfolgt mittels Snap (Kraftänderung in Prozent) und Weg die haptische Rückkopplung. Die exakten Werte der Kräfte und Wegstrecken können anwendungsspezifisch definiert werden. Die definierte Steigung zwischen der weiteren Position Pw (bei der weiteren Position sw) und der vierten Position P4 (bei einer vierten Wegstrecke s4) kann der letzte signifikante Bereich der neuen Haptik sein. Die exakte Wegänderung s4 = x·s2 (x ist ein Faktor größer als eins) kann später anwendungsspezifisch definiert sein und kann grundsätzlich variabel sein. Eine feste Bedingung kann die Gleichung F4 = F0 sein und der mechanisch Anschlag kann später erfolgen. Characteristic for the force-displacement characteristic 500 is a significant bias F0 in the initial position P0. Furthermore, the actuators can have a small change in force in the region around F0, in order to keep the force F0 between operating elements as constant as possible due to the mechanical tolerances of the operating elements. Between the initial position P0 and the first position P1 (distance s1), the force decreases from the initial force F0 to the first force F1. The second force, which is reached at the second position P2 (second distance s2), is smaller than the initial force F0. Beyond the first position P1 to P2 takes place by means of snap (force change in percent) and way the haptic feedback. The exact values of the forces and distances can be defined application-specific. The defined slope between the further position Pw (at the further position sw) and the fourth position P4 (at a fourth distance s4) may be the last significant area of the new haptic. The exact path change s4 = x · s2 (x is a factor greater than one) can be defined later application-specific and can in principle be variable. A fixed condition can be the equation F4 = F0 and the mechanical stop can be done later.

Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können für die in 5 illustrierte Charakteristik folgende Zielwerte gelten: Größe Sollwertebereich F0 3N–8N S0 0 mm Snap ((F1 – F2)/F1)·100% 5%–50% S2 (Schaltpunkt) 0,4mm–0,8mm S1 XX% S2 S4 YY% Sw F4 F0 According to embodiments of the present invention, for the in 5 illustrated characteristic the following target values apply: size Setpoint range F0 3N-8N S0 0 mm Snap ((F1 - F2) / F1) · 100% 5% -50% S2 (switching point) 0.4mm-0.8mm S1 XX% S2 S4 YY% Sw F4 F0

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100 100: Schalter switch
101 101: Bedienelement operating element
103 103: Bedienoberfläche user interface
105 105: Finger finger
107 107: Abdeckung cover
109 109: Bedienrichtung operating direction
111 111: Schaltungsmatte circuit mat
113 113: erstes Schaltkontaktelement first switching contact element
115 115: zweites Schaltkontaktelement second switching contact element
117 117: Feder feather
119 119: Schaltungsplatine circuit board
121 121: Schnappscheibe snap disk
123 123: von der Bedienoberfläche abgewandter Teil der Schaltungsmatte remote from the user interface part of the circuit mat
125 125: Schalterkörper switch body
s s: Wegstrecke path
F F: Kraft force
s0, s1, s2, s3, sw, s4s0, s1, s2, s3, sw, s4: Anfangswegstrecke, erste, zweite, dritte, weitere, vierte Wegstrecke Initial route, first, second, third, further, fourth route
F0 F0: Anfangskraft initial force
F1, F2, F3, Fw, F4 F1, F2, F3, Fw, F4: erste, zweite, dritte, weitere, vierte Kraft first, second, third, further, fourth force
P0 P0: Anfangsposition starting position
P1, P2, P3, P4 P1, P2, P3, P4: erste, zweite, dritte, vierte Position first, second, third, fourth position
Pw pw: weitere Position another position
201–501 201-501: Abszissen abscissas
203–503 203-503: Ordinaten ordinates
200–500 200-500: Kraft-Verschiebungs-Charakteristiken Force-displacement characteristics
202–502 202-502: Kraft-Verschiebungs-Kurven Force-displacement curves

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006042645 B4 [0002]
DE 102005054677 A1 [0003]
DE 102008004909 A1 [0004]

Claims

Control element ( 101 ) for electrical switching, comprising: one by applying force by means of a finger ( 105 ) movable user interface ( 103 ), wherein the operating surface is displaceable starting from an initial position (P0) by applying an initial force (F0), the shifting taking place by applying a second force (F2) smaller than the initial force (F0).

Operating element according to claim 1, wherein upon displacement of the user interface, a first switching contact element ( 113 ) relative to a second switching contact element ( 115 ) is shifted, wherein the switching in a shift of the user surface relative to the second switching contact element, starting from the initial position (P0), a second distance (s2) takes place.

Operating element according to claim 1 or 2, wherein the second distance (s2) is between 0.2 mm and 1 mm, in particular between 0.4 mm and 0.8 mm, the initial force (F0) being in particular between 2 N and 10 N , more particularly between 3 N and 8 N.

Operating element according to one of the preceding claims, wherein a displacement of the user interface between a first distance (s1), in which a first force (F1) is required, and the second distance (s2) a stronger change in the force per distance than in a displacement of the user interface between the initial position ( P0) and the first distance (s1), wherein the force required to shift between the initial position (P0) and the first distance (s1) is constant, increases or decreases.

Operating element according to one of the preceding claims, wherein the first distance (s1) is 5% to 15% smaller than the second distance (s2), in particular, the first force (F1) is equal to the initial force (F0) or between 2% and 20%, in particular 5% and 10%, smaller or larger than the initial force (F0), in particular, the second force (F2) is between 5% and 50% less or greater than the first force (F1).

Operating element according to one of the preceding claims, wherein the second force (F2) has an absolute minimum of a force-displacement characteristic ( 200 . 300 . 400 ) of the user interface ( 103 ), whereby when the user interface ( 103 ) between the second distance (s2) and a third distance (s3) a force required to increase in particular to correspond at the third distance (s3) of a third force (F3) which is equal to the first force (F1), wherein the third distance (s3) is in particular 5% to 15% greater than the second distance (s2).

Operating element according to one of the preceding claims 1 to 5, wherein the second force (F2) in the second distance (s2) a local maximum of a force-displacement characteristic ( 500 ), wherein upon displacement of the user interface between the second distance (s2) and another distance (sw), the force required for this falls to a further force (Fw) and between the further distance (sw) and a fourth distance (s4) a fourth force (F4) increases, which equals the initial force (F0), the further distance (sw) being in particular 5% to 15% greater than the second distance (s2).

Operating element according to one of the preceding claims, further comprising: a switching mat ( 111 ), in particular silicone switching mat, which when moving the user interface ( 103 ) is deformed and / or displaced and by means of which the first switching contact element ( 113 ) is moved; and an element ( 117 ) for biasing the switching mat, in particular a spring.

Operating element according to the preceding claim, further comprising: a snap element ( 121 ), in particular a snap-action disc, wherein the switching mat ( 111 ) with a side facing away from the user interface ( 123 ) on the snap element ( 121 ) is applied to a power transmission of a on the user interface ( 103 ) applied force on the snap element ( 121 ), wherein in particular the first switching contact element ( 113 ) with the snap element ( 121 ) is connected to the first switching contact element ( 113 ) electrically connected to the second switching contact element ( 115 ) to contact.

Switch ( 100 ), in particular for an automobile, with an operating element according to one of the preceding claims, wherein the second switching contact element is arranged in particular on a circuit board.